フォトリフラクティブ4波混合を用いた光バスに関する基礎的研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750043
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 岡本 淳 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40224068)
• キーワード: 光バスシステム / PRCM / フォトリフラクティブ4波混合 / 交差偏光4波混合 / 位相整合角 / 時間応答解析 / 反射率 / 増幅率

研究概要

光バスシスム実現を目的とした次世代の光情報通信デバイスとして、PRCMを新たに提案し、その中核をなす交差偏光4波混合に関する基礎的研究を行った。まず、直交偏光したポンプ光によるフォトリフラクティブ4光波混合において、結晶中の位相整合角を計算し、位相不整合量の光線角度に対する特性を示した。これによって、デバイスの光学設計の最適化を実現した。次に、結合モード解析により、位相共役反射率を導き、位相不整合に対する特性を明らかにした。交差偏光を用いる場合には、位相不整合特性がデバイスのパフォーマンスに重大な影響を与えるため、この結果はポンプ比および結合強度に対する特性解析と同時に極めて重要である。また、時間応答解析によりスイッチング速度などを考察した。現状のフォトリフラクティブ結晶の場合、応答速度に難点があるが、将来の材料の開発や、現状でもスイッチング後の伝送速度が極めて高速であることと、また固定型のインターコネクションデバイスと比較するとコネクションパターンが光で書き換えられるなどの利点がある。更に、実験によって、BaTiO_3結晶に準対向励起を行う4波混合を実現し、その高反射率化の条件などについて考察した。この結果は、今後の多段接続における基礎データとして極めて有用である。また、従来ほとんど調べられていなかった4波混合の増幅器としての特性に着目し、書込み光の偏光を制御することにより、極めて高い増幅率が達成可能であることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Yoshihisa Takayama, A.Okamoto, K.Sato: "High transient reflectivity of four-wave mixing in a BaTiO_3 crystal by pulsed pump beam" Journal of Optical Society of America B. 14,10. 2570-2576 (1997)
• [文献書誌] Yoshihisa Takayama, A.Okamoto, K.Sato and M.Takamura: "Bistable phase conjugate reflectivity controlled by forward pump beam" Journal of Optical Society of America B. 14,10. 2664-2669 (1997)
• [文献書誌] 高山佳久, 岡本 淳, 佐藤邦宏: "ホトリフラクティブ結晶を用いた4波混合における双安定性の前進ポンプ光による制御" 電子情報通信学会論文誌C-I. J80-C-I,II. 510-516 (1997)
• [文献書誌] Y.Takayama, A.Okamoto, K.Sato, K.Kumagai and Y.Aizawa:"Study on optimum incident angles of cross polarized four-wave mixing with a photorefractive crystal" Optival Review. 5,1. 49-53 (1998)
• [文献書誌] 池田数規, 岡本 淳, 高山佳久, 相澤雄吾: "BaTiO_3結晶を用いた交差偏光4波混合の時間応答解析と実験" 電子情報通信学会技術研究報告. LQE97,36. 79-84 (1997)
• [文献書誌] M.Saito, A.Okamuto, Y.Takayama, and M.Takamura: "Phase matching property of cross polarized four wave mixing in BaTiO3 crystal and optical bus application" 1997 Topical Meeting on Photorefractive Materials,Effects and Devices. 204-207 (1997)
• [文献書誌] Hisashi Matsuoka, Atsushi Okamoto and Mototsugu Takamura: "Connection Performance of PRCM in consideration of reading/writing beam polarization" Optics Japan'97講演予稿集. 303-304 (1997)
• [文献書誌] 熊谷和史, 岡本 淳, 佐藤邦宏: "45°-cutBaTiO_3結晶を用いた4波混合における位相整合角と反射率の特性" Optics Japan'97講演予稿集. 305-306 (1997)
• [文献書誌] 高山佳久, 岡本 淳, 佐藤邦宏, 熊谷和史, 相澤雄吾: "交差偏光4波混合における最適入射角の考察" 電子情報通信学会技術研究報告. OPE97,81. 59-64 (1997)
• [文献書誌] 熊谷和史, 岡本 淳, 高山佳久, 斉藤基樹: "45°-cutBaTiO_3結晶を用いた交差偏光4波混合における位相整合角の範囲" 電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 221- (1997)
• [文献書誌] 松岡久司, 岡本 淳: "交差偏光4波混合を用いたPRCMによる光バスの接続特性" 電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 235- (1997)
• [文献書誌] 熊谷和史, 岡本 淳, 佐藤邦宏, 高山佳久: "BaTiO_3結晶を用いた交差偏光4波混合における最適入射角" 電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 284-285 (1997)
• [文献書誌] 松岡久司, 岡本 淳, 高村元嗣: "位相不整合を考慮したホトリフラクティブ交差偏光4波混合の特性解析" 電気関係学会北海道支部連合大会講演論文集. 288- (1997)